Moldes inflables para construir domos de hormigón proyectado

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Los domos de hormigón se usan tanto para aplicaciones comerciales como industriales y en su elaboración es fundamental contar con un molde, es decir, con una estructura auxiliar que sirva para sostener su peso durante la etapa de construcción. De ahí la importancia de ahondar en este tema.

Si bien los domos también han sido incorporados a escuelas e iglesias, la gran mayoría se destinan a acoger enormes almacenes industriales de materiales como cemento, ceniza volante, carbón, fertilizantes, yeso y granos, entre otros. En este sentido, algunas de las ventajas que proporcionan los domos de hormigón incluyen:

  • Protección superior de los materiales almacenados
  • Resistencia y durabilidad
  • Requisitos simples de la cimentación
  • Excelente control ambiental

Por otro lado, en la actualidad en la elaboración de domos con hormigón proyectado se utilizan moldes de tejidos inflables. El molde inflado con aire es una estructura de tejido tecnificado, fabricado con un material de membrana para techo de una sola capa. El material llega al sitio de la obra como un paquete de una sola pieza enrollada. Una vez que se desenrolla y se extiende, se fija a la zapata circular del domo. De esta forma, se utilizan grandes sopladores para inflar la membrana, que luego sirve como molde para el domo de hormigón proyectado. Contrariamente a lo que podría parecer obvio, el hormigón proyectado rara vez se aplica sobre el exterior del molde de aire. En vez de eso, la mayoría de los domos so construidos aplicando shotcrete a la superficie interior del molde de aire.

Así las cosas, considerando que el shotcrete será aplicado en el interior, la membrana del molde de aire está diseñada para permanecer en el lugar y servir como parte del techo final del domo. Por lo tanto, es importante seleccionar el tejido apropiado que satisfaga los requisitos de desempeño de la aplicación. Existen muchos tejidos con una capa de donde elegir. Para el proceso de construcción, algunos de los factores principales incluyen la estabilidad dimensional y la resistencia del tejido y sus costuras. Los intereses a largo plazo del propietario usualmente se relacionan más con la durabilidad, el bajo mantenimiento y la apariencia, que se relaciona, a su vez, con la capacidad de la superficie expuesta para dejar salir la suciedad o la facilidad para ser limpiada. El tejido permanecerá como parte del material del techo. Se dispone de varias capas aplicadas en la parte superior y en el exterior, tales como polímeros acrílicos o fluoruro de polivinilideno (PDVF), para proteger el tejido que sirve de base contra los rayos ultravioleta y mejorar las capacidades de intemperismo a largo plazo.

Foto: Molde en proceso de inflado

De las variables y las formas

A la hora de seleccionar un tejido específico de molde para un domo y su diseño, se deben considerar diversas variables, tales como el tamaño, la forma que se le pretende dar y las presiones anticipadas al inflarse y adquirir la forma final. Esto, además de otras variables tales como el clima y las tolerancias de fabricación, puede hacer difícil pronosticar la forma inflada precisa, pero la consideración técnica cuidadosa y el control de calidad en la fabricación reducen las inconsistencias.

Por lo general, los fabricantes de moldes inflados con aire reúnen tanta información como sea posible y tienen mucho cuidado para producir los moldes dentro de las tolerancias razonables de la forma requerida por el cliente. La forma y el tamaño son las principales variables en el diseño de un molde de aire. Las formas más comunes y más simples son porciones de esferas, incluyendo semiesferas. Los diseños también pueden incluir una sección vertical cilíndrica, produciendo una forma consistente de una semiesfera en la parte superior de una base cilíndrica. Las formas menos comunes son elipsoides o los moldes con barriles. La forma de los moldes de aire afecta la manera en que el diseñador calcula los esfuerzos en el molde inflado, mientras que el tamaño determina la severidad de esos esfuerzos.

Foto: Molde que está siendo desarrollado

La selección de la tela es otro factor importante en el proceso de diseño. Los tejidos de moldes inflables se escogen para satisfacer los requisitos de resistencia, estiramiento, durabilidad y apariencia. La mayoría de los tejidos arquitectónicos más comúnmente usados están hechos de lienzos ligeros de poliéster, recubiertos con cloruro de polivinilo (PVC). Estos tejidos proporcionan grandes resistencias y características de estiramiento, que son esenciales para hacer el patrón del molde inflable de manera adecuada.

Los proveedores de tejidos proporcionan información sobre las pruebas de estiramiento biaxial en varias proporciones para sus productos.

La información de la prueba de estiramiento indica el porcentaje de estiramiento que ocurrirá a lo largo y a lo ancho del tejido, en base a las cantidades de las cargas aplicadas en ambas direcciones.

Foto: Molde inflado visto desde adentro

Al diseñar moldes de forma esférica se usan datos de estiramiento en una proporción de 1:1 (carga igual en ambas direcciones). Los muros cilíndricos requieren usar datos de pruebas en una relación de 1:2 (dos veces la carga en una dirección en comparación con la otra).

Los moldes inflados con aire son fabricados soldando con calor piezas planas de un patrón especial de un tejido que, una vez inflado, toma la forma curva diseñada. La configuración del patrón toma en cuenta de qué manera el tejido se estirará debido a los esfuerzos producidos por las presiones al inflarse, que corresponde a las respuestas más significativas que es necesario considerar. El viento también puede influir en la forma real del molde inflado. Una vez que está a presión total, sin embargo, los esfuerzos relacionados con el aire son menores y cualquier deformación será temporal.

Pueden usarse muchos estilos de patrones para crear los moldes de aire. El más común para moldes relativamente grandes es conocido como Sistema de Panel Doble, que consiste en pares de cortes ahusados verticales, que tienen un ancho igual consistente alrededor de la circunferencia base del domo y se extienden a una pieza circular de tejido en el vértice del molde. Cada par de paneles tiene una costura central recta y costuras exteriores curvas, un estilo de patrón que minimiza el desperdicio de tejido y, por tanto, de los costos durante la manufactura; además de proporcionar pocas costuras horizontales, dando una apariencia superficial final estéticamente agradable.

Las costuras entre los paneles son creadas por un proceso de soldadura por calor usando ondas de radio de alta frecuencia -también llamado soldadura dieléctrica-, un proceso de frecuencias de radio (RF) que se reconoce como el método de costura de más alta calidad. La soldadura RF crea costuras durables, impermeables al agua, con resistencias que exceden las del tejido mismo.

Los tejidos pueden obtenerse eventualmente en cualquier color. Sin embargo, los colores que no se tienen en stock regularmente pueden generar un sobrecargo; y, en la mayoría de los casos, requieren tiempos de avance más largos para la fabricación.

Foto: Aplicación de shotcrete

Los moldes de aire de tejido inflable han recorrido un gran camino en los últimos 30 años. Si se selecciona un tejido fuerte y de alta calidad, con una capa exterior durable, donde realmente se pretenda usar como la membrana de techo final; además de contratar a un fabricante experimentado y con buena reputación, con el equipo y las prácticas de control de calidad correctas, los moldes inflados con aire pueden servir como moldes de construcción confiables para los constructores de domos y proporcionar así a los propietarios un buen desempeño, con bajo costo de mantenimiento, por muchos años.

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